JP2016512344A - 高解像度ｌｅｄディスプレイ及びその超微細ドットピッチを有する表面実装型ｌｅｄコンビネーションランプ - Google Patents

高解像度ｌｅｄディスプレイ及びその超微細ドットピッチを有する表面実装型ｌｅｄコンビネーションランプ Download PDF

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Abstract

高解像度ＬＥＤディスプレイ及びその超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを開示する。高解像度ＬＥＤディスプレイは、超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを複数備える。超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、ランプ本体と、ランプ本体の一方の面に設けられる複数のピンと、ランプ本体の他方の面にアレイ状に配列される複数組のＬＥＤピクセルランプとを備え、ＬＥＤピクセルランプの外周が透明封止材で覆われ、各組のＬＥＤピクセルランプがいずれも前記ピンと電気的に接続される。超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを使用した高解像度ＬＥＤディスプレイは、そのランプ本体の一方の面に複数組のＬＥＤピクセルランプがアレイ状に配列され、ランプ本体の他方の面に複数のピンが設けられ、このモジュール化されたデザインにより、高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質が向上されるだけでなく、製造の困難さ及び製造コストも大幅に低減される。【選択図】図５

Description

本発明は、ＬＥＤ表示技術分野に関し、具体的には、高解像度ＬＥＤディスプレイ及びその超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプに関する。
近年来、ＬＥＤ表示技術の急速な発展により、ＬＥＤディスプレイは、多くの分野で幅広く使用されている。社会の発展に伴い、表示品質への要求が高まっているので、ＬＥＤディスプレイの解像度を向上する必要がある。ＬＥＤディスプレイの解像度を向上するには、ＬＥＤディスプレイの画素密度を高め、即ちＬＥＤピクセルランプ間のドットピッチを小さくする必要がある。
従来の高解像度ＬＥＤディスプレイは、図１及び図２に示すような表面実装型ＬＥＤピクセルランプ（ＳＭＤ型ＬＥＤランプ）を用い、例えばドットピッチを３ｍｍまで小さくすることにより、比較的高い解像度を得ることができる。この表面実装型ＬＥＤピクセルランプは、ランプ本体１０と、ランプ本体１０の上面に設けられる１組のＬＥＤピクセルランプ１１（通常、赤、緑、青の３色のＬＥＤチップを含んでいる）と、ランプ本体１０の下面に設けられる４つのピン１３と、ＬＥＤピクセルランプ１１の周りに設けられる遮光フェンス１２とを備える。図１及び図２に示すように、各表面実装型ＬＥＤピクセルランプは、全体的に非常に小さく、ピン１３が通常ランプ本体１０の側面から引き出されランプ本体１０の底面から突出するため、ランプ本体１０の側面のスペースを占有してしまう。より高い解像度、即ちより小さいドットピッチを実現するために、ランプ本体１０は極限まで小さく設計される。このような小寸法の表面実装型ＬＥＤピクセルランプは、パッケージング時に問題がないかもしれないが、実装時に、小さすぎるため、実装精度を確保できず、実装不良率を制御できないので、面倒である。しかも、ランプ本体１０が非常に小さいため、光出射面積が必然的に小さくなり、ＬＥＤピクセルランプの混色性が不良となる。ランプ本体１０の間の隙間が非常に小さいため、従来のマスクによるコントラストの向上が困難であり、コントラストが低下し、マスクを取り付けた場合でも、マスクの固定が難しく、平坦に取り付けることができず、ＬＥＤディスプレイの表示画面の平坦性に影響を及ぼす。また、ピン１３が非常に微細で数多いため、ＬＥＤランプ基板における配線が困難で、ＬＥＤディスプレイの輝度とリフレッシュレートの向上ができない。これらの問題は高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質に大きな影響を及ぼし、高解像度ＬＥＤディスプレイの発展と応用を大きく妨げるため、改善が必要である。
本発明は、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプの実装が困難で、実装歩留まりを確保できず、ランプ基板を作製する際に配線が困難で、最終に作製された高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質を確保できないといった問題を解決し、超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを提供することを課題とする。
上述の課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を採る。
ランプ本体と、ランプ本体の一方の面に設けられる複数のピンと、ランプ本体の他方の面にアレイ状に配列される複数組のＬＥＤピクセルランプとを備え、ＬＥＤピクセルランプの外周が透明封止材で覆われ、各組のＬＥＤピクセルランプがいずれも前記ピンと電気的に接続される超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプである。
好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプは、赤、緑、青の三色のＬＥＤチップをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の同色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各列の同色ＬＥＤチップのカソード電極が同一のピンと接続される。
他のより好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプは、赤、緑、青の三色のＬＥＤチップをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の赤色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各行の緑色ＬＥＤチップ及び青色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各列の同色ＬＥＤチップのカソード電極が同一のピンを共有する。
好ましい技術的手段において、各組の前記ＬＥＤピクセルランプの周りに遮光フェンスが設けられる。
さらに好ましい技術的手段において、各遮光フェンスの間に縦横に交差するグルーブが形成される。
好ましい技術的手段において、ランプ本体におけるピンが設けられた一方の面の隅部には方向指示用切欠きが配置される。
好ましい技術的手段において、前記超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは更に、ランプ本体におけるピンが設けられた一方の面の隅部に配置される方向指示用切欠きを備える。
さらに好ましい技術的手段において、前記ランプ本体がブロック状となり、前記ピンがランプ本体の一方の面の周縁部に設けられる。
更に好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプが４×４のアレイ状に配列された１６組であり、前記ピンが２０個で、前記ランプ本体の一方の面の周縁部に、各辺ごとに５個配列される。
好ましい技術的手段において、前記ランプ本体の少なくとも２つの対向する側には凸起が千鳥状に設けられる。
好ましい技術的手段において、前記ランプ本体の正面がつや消し面であるか、又はランプ本体の表面及び側面がつや消し面である。
本発明の解決しようとする第２の技術的課題は、従来の高解像度ＬＥＤディスプレイが表面実装型ＬＥＤピクセルランプを用いて作製される際に実装が困難で、実装歩留まりを確保できず、ランプ基板を作製する際に配線が困難で、最終に作製された高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質を確保できないといった問題を解決し、高解像度ＬＥＤディスプレイを提供することである。
上述した技術的課題を解決するために、本発明は以下の技術的手段を採用している。
前記いずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを複数備える高解像度ＬＥＤディスプレイである。
本発明の有益な効果は、以下のとおりである。
本発明の技術的手段による超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを用いた高解像度ＬＥＤディスプレイは、そのランプ本体の一方の面に複数組のＬＥＤピクセルランプがアレイ状に配列され、ランプ本体の他方の面に複数のピンが設けられており、このモジュール化されたデザインにより、ランプ本体のサイズが大きくなり、各モジュールにＬＥＤピクセルランプを複数組備えるので、実装が容易になり、実装効率が高くなり、高い実装歩留まりを得ることができる。また、１組の従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプに４つのピンを必要とするが、本発明の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプにおいて、ランプ本体は配線可能なアルミ基板を用いるので、放熱性に優れるだけでなく、動的走査の特性により、ランプ本体の内部で配線し、パッケージング時には各組のＬＥＤピクセルランプにおけるＬＥＤチップのリード線を組ごとに接続し、ピンを介してランプ本体の外部に引き出し、各列のピンを共有することにより、各組のＬＥＤピクセルランプに対応するピンの数が大幅に減少し、ランプ本体自体の構造に有利であり、ピンのサイズが小さくならず、実装が容易になり、実装歩留まりが高くなり、しかも、ＬＥＤランプ基板の配線にも有利であり、ＰＣＢの結線率及び配線品質が向上され、ＬＥＤディスプレイの高リフレッシュレート及び高輝度の実現が可能になる。また、組ごとに接続することで、ピンの数が低減され、スペースが増え、赤ランプと青、緑ランプとが異なるピンでそれぞれ給電されることができ、電力消費が低減され、発熱量も減少する。モジュール化されたデザインによりランプ表面が広がり、光出射面が増大し、混色性が向上されるとともに、ランプ基板にコントラストを向上させるマスクを取り付ける必要がなく、プロセスが簡単になり、従来の高密度で微細ドットピッチを有する製品におけるマスクの平坦性が悪いという問題が解決された。以上をまとめて、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプに比して、本発明の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、超微細ドットピッチを実現でき、ドットピッチを２ｍｍ未満、ひいては１．２、１．０ｍｍ以下にすることができ、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプで実現されたドットピッチが２ｍｍ以下になることが難しく、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプでは１．５ｍｍのドットピッチを実現した例があったが、表示品質が悪く、製造しにくい。超微細ドットピッチを有するＬＥＤディスプレイに、本発明のＬＥＤコンビネーションランプを使用すれば、高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質を向上させるだけでなく、製造の困難さ及び製造コストも大幅に低減することができる。
従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプの立体構造概略図 従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプの他の立体構造概略図 本発明の実施例１における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの正面図 本発明の実施例１における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの底面図 本発明の実施例１における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの立体構造概略図 本発明の実施例１における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの他の立体構造概略図 本発明の実施例１における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ内部の回路配線図 本発明の実施例２における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの底面図 本発明の実施例２における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの立体構造概略図 ２つの本発明の実施例２における超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを接合した際の構造概略図
（実施例１）
以下、添付図面を参照しながら本発明を詳しく説明する。
本実施例による高解像度ＬＥＤディスプレイは、そのランプ基板に実装されたのは従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプではなく、図３〜６に示すような超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプである。この超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、ランプ本体２０と、ランプ本体２０の一方の面に設けられる複数のピン２３と、ランプ本体２０の他方の面にアレイ状に配列される複数組のＬＥＤピクセルランプ２４とを備える。図７に示すように、各組のＬＥＤピクセルランプ２４は、すべてのピン２３と電気的に接続されるのではなく、そのうちの幾つかと電気的に接続される。ＬＥＤピクセルランプ２４がＬＥＤチップであるため、非常に細い金線によりランプ本体２０と電気的に接続する必要があるので、ＬＥＤピクセルランプ２４の周りが、保護の役割を果たすとともにＬＥＤピクセルランプ２４からの光を透過させる透明封止材（未図示）で覆われている。
好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプ２４は、赤、緑、青の三色のＬＥＤチップをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の同色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピン２３と接続され、即ち、同一のピン２３を共有し、各列のＬＥＤチップのカソード電極が同一のピン２３と接続され、即ち、同一のピン２３を共有する。これにより、ピン２３の数が大幅に低減され、各色のＬＥＤチップがそれぞれ給電されることができ、エネルギー消費の低減に役立つ。
他のより好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプ２４は、赤、緑、青の三色のＬＥＤランプをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の赤色ＬＥＤランプのアノード電極が同一のピン２３を共有し、各行の緑色ＬＥＤランプのアノード電極及び青色ＬＥＤランプのアノード電極が他のピン２３を共有し、各列のＬＥＤランプのカソード電極が同一のピン２３を共有する。緑色及び青色ＬＥＤチップの駆動電圧がほぼ同じであるため、低エネルギー消費を確保できるとともにピン２３の数を更に低減できる。
本実施例による超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、ランプ本体２０の一方の面に複数組のＬＥＤピクセルランプ２４がアレイ状に配列され、ランプ本体２０の他方の面に複数のピン２３が設けられており、このモジュール化されたデザインにより、ランプ本体２０のサイズが大きくなり、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプよりも数倍大きくなり、また、各モジュールにＬＥＤピクセルランプ２４を複数組備え、本実施例において１６組備えるので、実装が容易になり、実装効率が高くなり、一回実装するだけで従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプを１６個実装することに相当し、高い実装歩留まりを得ることができる。また、１組の従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプに４つのピン１１を必要とするが、本実施例の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプにおいて、ランプ本体２０は配線可能なアルミ基板を使用しており、動的走査の特性により、ランプ本体２０の内部で配線し、パッケージング時には各組のＬＥＤピクセルランプ２４のリード線を組ごとに接続し、ピン２３を介してランプ本体２０の外部に引き出すことにより、各組のＬＥＤピクセルランプ２４に対応するピン２３の数が大幅に減少し、ランプ本体２０自体の構造に有利であり、ピン２３のサイズが小さくならず、実装が容易になり、実装歩留まりが高くなり、しかも、ＬＥＤランプ基板の配線にも有利であり、ＬＥＤディスプレイの高リフレッシュレート及び高輝度の実現が可能となる。また、組ごとに接続することで、ピンの数が低減され、赤ランプと青、緑ランプとが異なる電源でそれぞれ給電されることができ、電力消費が低減され、発熱量も減少する。モジュール化されたデザインによりランプ表面が広がり、光出射面が増大し、混色性が向上される。以上をまとめて、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプに比して、本発明の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、超微細ドットピッチを実現でき、ドットピッチを２ｍｍ未満、ひいては１．２、１．０ｍｍ以下にすることができ、従来の表面実装型ＬＥＤピクセルランプで実現されたドットピッチが２ｍｍ以下になることが難しく、２ｍｍ以下になることができるとしても、製造しにくく、表示品質も確保できない。本発明の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを使用すれば、高解像度ＬＥＤディスプレイの表示品質を向上させるだけでなく、製造の困難さ及び製造コストも大幅に低減することができる。
好ましい技術的手段において、各組の前記ＬＥＤピクセルランプ２４の周りに遮光フェンス２１が設けられており、遮光フェンス２１の中は光出射面である。前記透明封止材が遮光フェンス２１により囲まれた領域に充填され、その外面が前記光出射面となる。遮光フェンス２１は、優れた表示効果を確保でき、遮光フェンス２１が設けられているので、ランプ基板にコントラストを向上させるマスクを取り付ける必要がなく、製造プロセスが簡単になり、従来の高密度で微細ドットピッチを有する製品におけるマスクの平坦性が悪いという問題が解決された。
より好ましい技術的手段において、各遮光フェンス２１の間に縦横に交差するグルーブ２２が形成される。この構造により、ランプ表面による周囲光の反射を低減でき、表示コントラストを向上させることができる。
好ましい技術的手段において、前記超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは更に、ランプ本体におけるピンが設けられた一方の面の隅部に配置される方向指示用切欠きを備える。方向指示用切欠き２５を正面ではなく裏面に設けることで、表示の一致性を確保できる。
より好ましい技術的手段において、前記ランプ本体２０がブロック状となり、前記ピン２３がランプ本体２０の一方の面の周縁部に設けられる。ランプ本体２０は、シームレス接合が可能な様々な形状に設定可能であるが、ブロック状が最も好ましい。ピン２３がランプ本体２０の底面の任意位置に設けられることができ、底面の範囲を超えなければ良いが、底面の四周の縁部に近い位置が最も好ましい。
更に好ましい技術的手段において、前記ＬＥＤピクセルランプ２４が、４×４のアレイ状に配列された１６組であり、前記ピン２３が２０個で、前記ランプ本体２０の一方の面の周縁部に、各辺ごとに５個配列される。それぞれの超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプに備えられるＬＥＤピクセルランプ２４は、数が少なければ、例えば２×２組又は２×３組の場合、効果が小さく、１０×１０組のように多ければ、内部配線が複雑で、ピン２３が密集するという問題があり、検討を重ねた結果、４×４のアレイ状が合理的であることを見出した。もちろん、例えば１×２組、２×２組、２×３組、３×３組、３×４組、３×５組、３×６組、４×５組、４×６組、６×６組など、２組以上のＬＥＤピクセルランプ２４をモジュラー化した超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、いずれも本発明の保護範囲内に包含されるものである。
好ましい技術的手段において、前記ランプ本体２０の正面（超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの正面から見た表面であって、遮光フェンス２１の表面を含み、この時、遮光フェンス２１がランプ本体２０の一部となる）がつや消し面であるか、又はランプ本体２０の正面及び側面（遮光フェンス２１の天井面、外側面及び内側面を含む）がつや消し面である。前記つや消し面とは微細構造を有する表面を意味し、通常黒色であり、材料自体の黒色でもよいし、塗装により形成された黒色でもよいし、光を吸収でき、光の反射を低減できる表面であればよい。
（実施例２）
本実施例による超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプは、その構造が図８及び図９に示すようなものであり、実施例１との異なるのは、超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプのランプ本体２０の少なくとも２つの対向する側に複数の凸起２６が千鳥状に設けられ、本実施例中、ランプ本体２０の４側縁に凸起２６が設けられていることである。これは、超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを複数接合するときに、２つの隣接する超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプの間にグルーブ２２の幅に相当する隙間を有し、この隙間がグルーブ２２とは異なってランプ本体２０を貫通しているので、接合されたランプパネルに微細な表示違いが発生するためである。本実施例において、図１０に示すように、ランプ本体２０の側縁に凸起２６が千鳥状に設けられているので、接合後に隙間の少なくとも大部分が凸起２６により充填され、隣接する２つのランプ本体２０の間の隙間の幅がグルーブ２２の幅に近くなり、表示違いが小さくなり、優れた表示効果が得られる。
また、実施例１における遮光フェンス２１は、四隅が面取りされた方形のフェンスであるのに対し、本実施例における遮光フェンス２１は、外側が方形で、内側が円形のものである。実際の使用において、方形フェンスのほうは、光出射面積が大きく、効果が良いため、内側及び外側がともに方形の遮光フェンス２１が好ましい。
上記は、好ましい実施形態を参照しながら本発明を詳細に説明したものであり、本発明の実施形態は、これらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の趣旨から逸脱することなく行った種々の修正又は変更を行える。

Claims (10)

  1. ランプ本体と、ランプ本体の一方の面に設けられる複数のピンと、ランプ本体の他方の面にアレイ状に配列される複数組のＬＥＤピクセルランプとを備え、
    ＬＥＤピクセルランプの外周が透明封止材で覆われ、各組のＬＥＤピクセルランプがいずれも前記ピンと電気的に接続される
    ことを特徴とする超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  2. 前記ＬＥＤピクセルランプは、赤、緑、青の三色のＬＥＤチップをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の同色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各列の同色ＬＥＤチップのカソード電極が同一のピンと接続される
    請求項１に記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  3. 前記ＬＥＤピクセルランプは、赤、緑、青の三色のＬＥＤチップをそれぞれ少なくとも１つ備え、各行の赤色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各行の緑色ＬＥＤチップ及び青色ＬＥＤチップのアノード電極が同一のピンと接続され、各列の同色ＬＥＤチップのカソード電極が同一のピンを共有する
    請求項１に記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  4. 各組の前記ＬＥＤピクセルランプの周りに遮光フェンスが設けられる
    請求項１ないし３のいずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  5. 各遮光フェンスの間に縦横に交差するグルーブが形成される
    請求項４に記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  6. ランプ本体におけるピンが設けられた一方の面の隅部に配置される方向指示用切欠きを備える
    請求項１ないし３のいずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  7. 前記ランプ本体がブロック状となり、前記ピンがランプ本体の一方の面の周縁部に設けられる
    請求項１ないし３のいずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  8. 前記ＬＥＤピクセルランプが４×４のアレイ状に配列された１６組であり、前記ピンが２０個で、前記ランプ本体の一方の面の周縁部に、各辺ごとに５個配列される
    請求項７に記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  9. 前記ランプ本体の少なくとも２つの対向する側に凸起が千鳥状に設けられる
    請求項１ないし３のいずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプ。
  10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の超微細ドットピッチを有する表面実装型ＬＥＤコンビネーションランプを複数備える
    ことを特徴とする高解像度ＬＥＤディスプレイ。
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